2015-08-21
558
Теплообменные аппараты находят широкое применение в энергетике и других областях народного хозяйства. Основной смысл этих устройств – передача тепловой энергии от теплоносителя с высоким уровнем входной температуры теплоносителю с более низким уровнем температуры.
Баланс теплового потока в теплообменнике записывается:
(*)
- количество тепла, отданное горячим теплоносителем;
(**)
- количество тепла, воспринятое холодным теплоносителем.
- ∆Q – потери тепла в окружающую среду;
- G1 и G2 массовые расходы теплоносителей в единицу времени;
- δi1 и δi2 –изменение энтальпии теплоносителей;
- ср1 и ср2 –теплоемкости теплоносителей;
- t/1 и t//1 – температуры горячего теплоносителя на входе и выходе из аппарата;
- t/2 и t//2 – температуры холодного теплоносителя на входе и выходе из аппарата.
Основные свойства теплоносителей объединяют в понятие водяного эквивалента каждого из теплоносителей. Его обозначают латинской буквой W.
W1=G1ср1 – водяной эквивалент первого теплоносителя
|
|
|
W2=G2ср2 – водяной эквивалент второго теплоносителя.
Значения температурных напоров в теплообменниках зависит от типа течения теплоносителей. Применяют следующие типы прямоток и противоток, а также перекрестный ток. Схематически изменения этих температур изображаются:
Характер изменения температур теплоносителей
при прямотоке (а) и противотоке (б).
Расчет конечной температуры теплоносителей.
Расчет ведется для уже известного теплообменного аппарата. Для него известны:
- поверхность нагрева F;
- коэффициент теплопередачи k;
- водяные эквиваленты W1 и W2;
- начальные температуры теплоносителей t1/ и t2/.
Искомыми являются конечные температуры t1// и t2//, количество переданного тепла.
Для прямотока, как показано выше, текущий напор
(5.34)
и в конце поверхности нагрева:
(5.35)
Производя несложные выкладки, получаем для горячего теплоносителя:
(5.36)
Изменение температуры горячего теплоносителя определяется произведением располагаемого напора 
и коэффициента П, зависящего от двух безразмерных параметров W1/W2 и kF/W1.
Аналогично, для холодного теплоносителя:
(5.37)
Определив изменения температур теплоносителей и зная начальные значения, определяют конечные температуры теплоносителей. Для нахождения значений коэффициентов П созданы вспомогательные графики – Рис.39.
Рис. 5.23. П- вспомогательная функция для нахождения конечной
температуры теплоносителей при прямотоке
Для противотока изменения температур теплоносителей определятся:
(5.38)
(5.39)
Значения функции Z= f(W1/W2 ,kF/W1) приведено на риc. 5.24.
Рис. 5.24. Z- вспомогательная функция для нахождения конечной
|
|
|
температуры теплоносителей при противотоке.
Сравнение прямотока и противотока. Сравнение произведено по количеству переданного тепла при прямотоке и противотоке при прочих равных условиях. Это сравнение приведено на рис. 5.25.
Рис.5.25. Сравнение тепловых потоков при прямотоке и противотоке.
Задание по расчету подогрева теплоносителя δt1 в теплообменнике
| вариант | W1/W2 | 0,05 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | 5,0 | 10,0 |
| Прямоток, = 500 K
| |||||||||
| kF/W1 | |||||||||
| 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | |
| 0,2 | |||||||||
| 0,3 | |||||||||
| 0,4 | |||||||||
| 0,5 | |||||||||
| 0,6 | |||||||||
| 0,8 | |||||||||
| 0,9 | |||||||||
| 1,0 | |||||||||
| 1,1 | |||||||||
| 1,2 | |||||||||
| Противоток = 500 К
|
